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液压挖掘机节能控制技术的研究

高峰  
【摘要】: 液压挖掘机是一种大功率设备,其节能性的好坏直接影响了设备使用的经济性和可靠性。本文主要研究挖掘机的节能性和操纵性,使其动力系统在各个环节上减少功率损失,最终达到减少液压系统发热、节约燃油的目的,同时提高挖掘机的工作性能。全文共分为以下几个方面: 1、首先综述了液压挖掘机节能控制的意义,回顾了国内外在这方面的发展历史和现状,并对节能控制的发展趋势进行了总结。为进行研究,本文从节能控制研究的角度,介绍了一台试验型挖掘机器人的设计思想,包括液压系统、操纵系统、计算机测控系统、发动机控制等方面的内容,详细叙述了各种元件的选择、设计和特性,并给出了一个通用的测控程序框架,以便于进行各种节能控制研究。 2、以试验型挖掘机器人为对象,对多种阀控节能控制进行了深入研究,其中包括负流量控制、正流量控制和负荷传感控制,针对这些节能控制方式的不足提出了多种改进方案,并分别进行了试验验证,效果良好。在此基础上,对挖掘机器人的伺服控制进行了初步研究,通过按时间基准对轨迹进行规划,实现了机器人高精度的轨迹跟踪。由于在其液压系统中采用了一种负流量负荷传感控制,因此节能效果显著。此外,还提出了几种泵控改进方案,其中包括可防止多种系统溢流状态的可变压力切断控制、能增大泵的变量工作范围的交叉功率传感控制以及将两种阀控策略结合在一起的复合控制技术。试验证明,这些措施的采用,不仅提高了液压系统效率,而且使挖掘机的操纵性得到明显提高。 3、对液压泵与柴油机之间的功率匹配控制进行了研究,其中包括柴油机经济工作点的控制和防止柴油机过载的全程极限负荷控制。为进一步提高挖掘机节能性,提出了一种负载自适应节能控制策略,利用液压泵输出压力来识别挖掘机工况,根据识别结果自动设定柴油机调速拉杆位置,同时控制液压泵的吸收扭矩,使柴油机的工作点不仅能与挖掘机负载相适应,而且具有较高的燃油利用率。 试验表明,综合采用以上各种措施,具有良好的节能效果,适用于大多数挖掘机液压系统和柴油机控制,成本低廉,在国内有较高的推广价值。


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